Как подружить гены в клетках. Коктейль молодости, светящиеся котики, напечатанные органы и другие прелести науки

Для упрощенного объяснения процесса исследователи используют следующую аналогию. Белок FOXA1 – это человек, который открывает дверь в квартиру. Что из себя представляет эта квартира? Эдакая типичная двушка в новостройке с отделкой White Box. Ровные белые стены, тип планировки и высота потолков – это стандартные параметры, которыми обладают все стволовые клетки до превращения в новые. Чтобы сделать в такой квартире ремонт по вашему заказу, требуется дизайнер интерьера: в мире клеток это сигнальные молекулы, которые определяют дальнейшую судьбу каждой стволовой клетки. Они задают цвет обоев, отделку пола и потолков, расстановку мебели. Далее приходит команда работников (определенный набор белков), которая выполняет свою работу. Они берутся активировать те участки генома стволовой клетки, которые соответствуют поставленной задаче. Из пустой комнаты можно сделать и спальню, и гостиную, и детскую: база для этого имеется. Так и эти белки-активаторы: заставляют работать те гены, которые отвечают за рост определенного типа тканей.

FOXA1 обнажает молекулу ДНК стволовой клетки и открывает доступ к информации! Белки считывают тот код, на который указывает FOXA1, и строят новые структуры тканей и органов. Результаты этого исследования дает надежду на переход на новый уровень в выращивании органов и тканей для пересадки их нуждающимся людям.

А вот исследователи из Медицинской школы Университета Вирджинии даже смогли вырастить мышиный эмбрион из стволовых клеток.

Работа основана на результатах предыдущего исследования, в котором определили необходимые условия для искусственного развития эмбрионов рыбок Данио с нуля [4]. Теперь же удалось получить нормальное развитие хорды, то есть будущего позвоночника, зачатков желудочно-кишечного тракта и впервые в мире вырастили нервную трубку – начальный этап развития центральной нервной системы [5]. Американские ученые получили даже первые сократительные движения сердечной мышцы! Но такой эмбрион не сможет вырасти в полноценную мышь: развитие останавливается в середине беременности. Требуются дополнительные исследования. Несмотря на это, такие эмбрионы могут стать отличным инструментом для изучения заболеваний плода на стадии эмбрионального развития, а также для создания возможного лечения таких заболеваний.

Ранее ученые обнаружили, что нервные стволовые клетки активно участвуют в регуляции процесса старения организма. Но не будем долго останавливаться на процессах старения и перейдем к процессам омоложения. Итак, чтоб чудом омолодиться, нужен всего лишь особый коктейль, «магический коктейль Яманаки». Или это все же не так просто, как кажется?

Как приготовить Молодильный коктейль?

И при чем тут стволовые клетки?

Из плюрипотентных клеток происходит все. И если мы научимся управлять этой плюрипотентностью, то для каждого человека будем способны создавать дополнительные ткани.

Плюрипотентные клетки могут дифференцироваться во все типы клеток, кроме клеток внезародышевых органов (плаценты и желточного мешка).

У человека эти клетки существуют на стадии эмбрионального развития, которая называется бластоциста. После этого они специализируются, то есть, теряя плюрипотентность, становятся мультипотентными, и происходит развитие организма.

Японский ученый Синъя Яманака с помощью четырех генов научился получать плюрипотентные стволовые клетки из любых клеток живущих взрослых организмов. Это шикарнейшее открытие! И по сравнению с клонированием оно технологически намного проще. Не нужно переносить ядро, не нужна яйцеклетка. Нет морально-этических проблем! Красота!

Репрограммирование клеток с помощью генов похоже на волшебство! Именно поэтому эти четыре гена многие и называют «магическим коктейлем Яманаки».

Эти четыре гена можно ввести в любые клетки взрослого организма. Например, взять клетки кожи, ввести в них эти гены – и вот оно, чудо! Через некоторое время они превратятся в клетки, совершенно одинаковые с клетками, которые мы выделили бы из бластоцисты, то есть с первыми плюрипотентными стволовыми клетками. Эти клетки получили название индуцированных плюрипотентных стволовых клеток [16]. То есть через введение туда генов произошло репрограммирование: из взрослых они вернулись в эмбриональное состояние и приобрели свойство плюрипотентности.

Эмбриональные стволовые клетки (ЭСК) – тип плюрипотентных клеток млекопитающих, которые получают из клеточной массы на ранней стадии развития эмбриона.

Для примера возьмем мышиные индуцированные плюрипотентные стволовые клетки, введем в полость бластоцисты, эту бластоцисту имплантируем мышке, и из нее родятся мышата.